题目基于MATLAB的模拟信号的数字传输研究与仿真
齐鲁工业大学本科毕业设计（论文）原创性声明
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目录
摘要.......................II 第一章绪论 (5)
1.1课题研究的意义 (5)
第二章通信原理理论基础 (6)
2.1通信系统的组成及模型 (7)
2.2系统开发工具MATLAB简介 (9)
第三章模拟信号的数字传输 (12)
3.1模拟信号的数字传输模型 (12)
3.2抽样定理 (12)
3.3模拟信号的量化 (13)
3.4编码 (14)
3.5基于MATLAB的模拟信号数字化的仿真实现 (15)
第四章数字信号的频带传输 (21)
4.1数字调制与解调原理 (21)
4.2二进制振幅键控（2ASK） (22)
4.3二进制移频键控（2FSK） (27)
4.4二进制移相键控（2PSK）和二进制差分相位键控（2DPSK）28 4.5二进制数字调制系统的性能比较 (29)
第五章数字基带传输中码间串扰的消除 (31)
5.1数字基带传输模型 (31)
5.2码间串扰的产生 (32)
5.3码间串扰的解决方法 (32)
5.4无码间串扰系统设计 (33)
5.5仿真结果及分析 (34)
参考文献 (37)
致谢 (38)
摘要..................................................................................... III ABSTRACT ............................................................................ III 第一章绪论 . (5)
1.1课题研究的意义 (5)
第二章通信原理理论基础 (6)
2.1通信系统的组成及模型 (7)
2.2系统开发工具MATLAB简介 (9)
第三章模拟信号的数字传输 (12)
3.1模拟信号的数字传输模型 (12)
3.2抽样定理 (12)
3.3模拟信号的量化 (13)
3.4编码 (14)
3.5基于MATLAB的模拟信号数字化的仿真实现 · 15
4.1数字调制与解调原理 (21)
4.2二进制振幅键控（2ASK） (22)
4.3二进制移频键控（2FSK） (27)
4.4二进制移相键控（2PSK）和二进制差分相位键
控（2DPSK） (28)
第五章数字基带传输中码间串扰的消除 (31)
5.1数字基带传输模型 (31)
5.2码间串扰的产生 (32)
5.3码间串扰的解决方法 (32)
5.4无码间串扰系统设计 (33)
5.5仿真结果及分析 (34)
参考文献 (37)
致谢 (38)
摘要
社会的发展越来越快，对通信系统的要求也就相应的越来越高。一方面，通信系统的功能只有越来越强，性能只有越来越高才能适应时代的要求；另一方面，开发商又要求通信系统技术研究和产品低成本、高水平和短周期。由于存在这两个相互冲突、尖锐对立的要求，所以需要使用高效的计算机辅助分析工具和技术才能使两个要求同时得到解决。仿真软件强大的功能和技术，使得通信系统仿真的准备、分析和设计过程变得非常轻松、直观和便捷。因此，通信系统仿真技术在当代得到了相当快速的发展。通信系统具有显著的特点：广泛的适应性和非常好的灵活性，这对我们更好地研究通信系统性能非常有帮助。
MATLAB是通信系统仿真的重要工具，具有强大的数值计算、图像处理和图形绘制等功能，是一种非常强大的科学计算语言，应用非常广泛。利用MATLAB 这些强大的功能来进行通信系统仿真，我们可以更加直接的了解通信系统，而且印象更加深刻，从而获得事半功倍的学习效果。通过MATLAB对通信系统的仿真，我们可以解决信号的基带传输、频带传输和码间串扰等问题。另外，通过MATLAB 对通信系统的仿真，我们可以加深对信号调制解调、误码率分析以及数字基带通信系统性能分析的了解。这样有利于通信系统与MATLAB验证的同步进行的实现，也有利于我们更好地了解和掌握MATLAB在通信系统仿真中的应用与实践。
关键词：MATLAB 通信系统仿真基带传输频带传输码间串扰
ABSTRACT
With the development of modern society,the requirement of communication system is corresponding higher and higher.On the one hand,functional communication system is only getting stronger,performance is getting higher that to meet the needs of the times;on the other hand, the developer has requested the communication system technology research and product lowcost, high-level and short cycle. Because of existing these two requirements that sharply conflicting and conflict with each other,
so we need to use efficient computer-aided analysis tools and techniques to make two requests at the same time to be resolved. Powerful simulation software and technology, making communications system simulation preparation, analysis and design process has become very easy, intuitive, and convenient. Therefore, the communication system simulation technology in contemporary development has been very fast. Communication system has significant features: wide range of adaptability and flexibility is very good, which we better study the communication system performance is very helpful.
MATLAB is an important tool for communication system simulation,with a powerful numerical calculation, image processing and graphics rendering and other functions, it is a very powerful scientific computing language, is widely used. These powerful capabilities of MATLAB to carry out communications system simulation, we can be more direct knowledge of communications systems, and more impressive, thereby obtaining learning multiplier effect. By MATLAB simulation of communication systems, we can solve baseband transmission signal transmission between the band and the ISI and other issues. In addition, the communication system by MATLAB simulation, we can deepen the understanding of signal modulation and demodulation, bit error rate analysis and digital baseband communications system performance analysis. This will help achieve a communication system with MATLAB verification carried out simultaneously, but also help us to better understand and master the MATLAB application and practice in the communication system simulation.
Keywords：MATLAB；Communication System Simulation；Baseband transmission Band transmission；Intersymbol interference
第一章绪论
1.1课题研究的意义
1.通信系统仿真的重要意义
仿真是衡量系统性能的重要工具，通信系统仿真模型的仿真结果，可以帮助我们有效的判断原通信系统的性能，为系统的改造或者新系统的构建提供可靠的依据。我们通过仿真可以降低系统开发失败的可能，消除系统中潜在的问题，优化系统的整体性能，有效解决系统中某些功能部件过量负载的问题。所以，仿真是工程建设和科学研究工作中必不可缺的方法。
随着社会的发展，通信系统的功能和结构变得越来越复杂，要求越来越高，改变参数设置、改变系统结构或者对系统作出任何改变都将影响整个系统的稳定性和性能的优良性。所以，对系统进行仿真和建模是非常有必要的。通过通信系统仿真结果来考量方案的可执行性，从通信系统仿真结果中选择最为合理的设置参数和通信系统的配置，最后应用于被仿真的原来的系统中，这整个过程就称为通信系统仿真。跟大多数仿真过程相似，我们在对某一个通信系统进行仿真之前，第一步，首先要了解和分析这个通信系统的特征和性能；第二步，进行归纳并基础的建立这个通信系统的仿真模型。
在过去的几十年里，通信系统的复杂程度和信号处理系统的复杂程度都得到了明显地提高，伴随而来的是新技术的出现。复杂程度的提高使得系统设计和分析的时间、精力也相应提高，但是现在商用产品要求系统设计能做到省时、省力、高效，这些要求与问题，只有通过先进的计算机辅助分析技术和高效的设计工具才可能得到实现和解决。通信系统仿真是通信系统工程设计的关键一步，在通信系统工程设计中起着十分重要的作用。通信系统仿真不仅使得通信工程设计变得轻松便捷，也使通信系统的性能得到了极大的改善，功能也大大增加。时代在进步，社会在进步，通信系统仿真不仅对于通信工程设计起着十分重要的作用，也对推动社会的发展有着极为重要的影响。
2.基于MATLAB的模拟信号的数字传输研究与仿真国内外发展现状
数字化的提出可以从脉冲编码调制的出现开始谈起。1937年，里夫提出了用脉冲编码调制对语音信号编码。因为脉冲编码调制的优点相当多，比如说：比较容易加密、不像模拟信号传输那样出现噪声积累等等。但这在那个时代成本太大，无法实现，没有办法实用化。时间追溯到第二次世界大战期间，当时的美军曾开发24路PCM系统并应用于军事中，取得了非常不错的保密效果。但这套系统在商业上应用却等到了20世纪70年代，用来取代当时在商业上普遍采用的载波系统。在国内，我国在70代初期决定采用30路的一次群标准，到了80年代，30路的一次群标准才初步应用于商业，并且开始了数字化通信的发展方向。数字化通信发展的另一个方向是计算机通信的发展，两者紧密相关。伴随着计算机
功能的逐渐强大，普遍性日益增强，计算机与计算机之间的信息共享成为了其功能发展扩大的必需。我国在1972年投入使用的阿巴网，就是60年代多次研究的成果的体现。
如上所述，现代通信系统中的信息传输已经基本实现了数字化传输且发展势头迅猛。比如说在常见的广播系统中，现在大多数广播系统还是以模拟系统为主，但是数字化的潮流不可避免，因为数字化的质量是模拟方式不能相比的。数字声频广播和数字电视现已经出现在千家万户中，是随处可见的必需品。当今社会，数字化是潮流，已经基本取代了模拟系统，模拟系统已走到末路，必将淹没在时代的潮流中。另外，设备的数字化发展迅速。无论是无线电技术还是调制解调等模拟运算数字化，都是设备超小型化和功能的多样化具备了实现的技术和理论基础，数字化进程日新月异，正处在不断发展的大好时期。最近几年，计算机技术、网络应用技术、信号处理技术以及通信技术发展迅猛，通信系统仿真技术也得到了非常快速的发展，在应用方面的影响力也不断增加。
在众多功能强大的通信系统仿真工具中，MATLAB以其强大的可视化功能、开放式的可扩展环境、简单的操作性、轻松的编程语言以及面向不同领域的多达三十种工具箱的支持成为其中的佼佼者。MATLAB应用于多种领域，是计算机辅助分析、设计以及应用开发和算法研究的基本开发平台和工具。而且，MATLAB 具有其他许多语言难以企及的优势：编写语句轻松容易、编程高效、学习容易和轻松掌握等。MATLAB不仅能够提高工程人员的工作效率，还能改善工程人员的设计手段。通信技术是当代信息技术中一个不可或缺的组成部分，而MATLAB则是通信系统仿真的重要工具，已经成为各种科学算法的默认软件。纵观通信技术的发展历史，大体可以分为以下三阶段：
第一阶段是人与人之间依靠语言和文字通信的阶段。
第二阶段是电通信阶段。
第三阶段是电子信息通信阶段。现代通信技术的主要内容和发展方向，是以光导纤维通信为主体，无线电通信、卫星通信为辅助的宽带化、综合化、个人化以及智能化的通信网络技术。从国外通信技术的发展历史来看，大概从70年代开始，通信就已经进入了现代通信的新时代，目前各项通信技术的发展正处在跨越、迅猛发展的紧要时期。具体来说，数字通信系统的发展是一个必然的大趋势。MATLAB在数字通信系统中的应用变得日益广泛，处在一个十分重要的位置。
第二章通信原理理论基础
在模拟信号数字化传输中主要应用了大量的通信原理基础知识及理论。本章主要介绍通信系统的概念及组成，包括通信系统的一般模型及模拟通信模型和数字通信模型等。
2.1通信系统的组成及模型
1.通信系统的一般模型
通信系统的作用就是将信息从信源传送到一个或多个目的地。实现信息传递所需的一切技术设备（包括信道）总和称为通信系统[1]。
通信系统的一般模型如图2-1：
图2-1 通信系统的一般模型
图2-1所示各部分作用如下：
（1）信息源：信息的发出地，作用是把信息转换成原始信号，分为模拟信源和数字信源。
（2）发送设备：将信源产生的信号变换成适合在信道中传输的信号。
（3）信道：顾名思义，是传输信号的物理媒质。
（4）噪声源：干扰正常信号传输的各处噪声的集合。
（5）接收设备：从接收信号中正确恢复出原始信号。
（6）受信者：传送消息的终点。
2.模拟信号和数字信号
消息的传递是以电信号的形式来实现的，按信号参量的取值方式不同可把信号分为两类:模拟信号和数字信号。
凡信号参量的取值连续，就称为模拟信号。如语音信号和图像信号等。模拟信号也可以称为连续信号，这个连续不一定在时间上连续，是指某一参量可以连续变化，或者在某一取值范围内能取无穷多个值。
凡信号参量只能取有限个值，就称为数字信号。如电报信号和计算机输入输出信号等。数字信号也可以称为离散信号，离散不一定在时间上离散，是指信号的某一参量是离散变化的。
3.模拟通信系统模型
模拟通信系统是通过模拟信号来传递信息的通信系统。模拟通信系统模型如图2-2所示：
其中信息源发出的是频谱从零频附近开始的原始电信号，这种信号频谱分量的频率很低，所以不适合直接传输，所以需要利用调制器和解调器进行变换和反变换。经过调制器调制后的信号称为已调信号。
已调信号具有以下三个基本特征：
（1)携带信息
(2)适合在信道中直接传输
(3)信号频谱一般具有带通形式，因此已调信号又称为带通信号或者是频带信号
4.数字通信系统模型
数字通信系统是使用数字信号来传递信息的通信系统，主要包括：信源编码和信源译码、信道编码和信道译码、数字调制和数字解调、同步以及加密等。数字通信系统模型图2-3所示：
其中图2-3所示各部分作用如下：
（1）信源编码与译码：一是提高信息传输的有效性，通过数据压缩技术减少信息冗余度；二是完成模/数（A/D ）转换，来实现模拟信号的数字化传输
（2）信道编码与译码：加强通信系统的抗干扰能力，使通信更加可靠
（3
）加密与解密：顾名思义，加密是为了保证所传输信息的安全性，解密是图2-3 数字通信系统模型 图2-2 模拟通信系统模型
恢复原来的信息以供使用
（4）数字调制与解调：数字调制就是把原始信号转换成适合在信道中传输的信号，解调就是采用相干解调或者非相干解调的方法把其还原为数字基带信号（5）同步：是保证数字通信精准、有效、规范工作的前提条件
5.数字通信具有以下几个特点：
（1）抗干扰能力比较强，而且噪声不积累
（2）差错可以控制
（3）比较容易与各种数字终端接口
（4）容易集成化，使通信设备更加微型化
（5）加密处理更容易，而且有高强度的保密性
2.2系统开发工具MATLAB简介
本章将着重介绍MATLAB在通信系统中的应用，通过介绍MATLAB语言、工作环境以及MATLAB通信工具箱函数，加深对MATLAB通信工具的认识，并且熟练掌握其应用。
1.仿真软件MATLAB简介
MATLAB是由MathWorks公司在1984年推出的面向科学与工程的一种计算软件，MATLAB可以将不同领域的计算用函数的方式提供给用户使用。MATLAB涉及十几个领域的计算和图形显示。MATLAB方便使用、高效的编程效率、高效的运算、丰富的内容使其在国内广泛应用于教学及科研工作中[2]。
2.MATLAB语言概述
MATLAB语言使用方便、集成度高、运算高效、输入便捷、内容丰富，可以与由用户轻松自由的扩展。MATLAB语言与其他语言相比具有以下显著特点：（1）MATLAB语言是一种解释性语言：只需要输入算式就可以立即得出结果，不需要额外的编译，每一条语句进行解释后立即执行。如果有错误，也会立即做出反应。这些优点都大大的减轻了工程人员编程以及调试的工作量。
（2）“多功能性”的变量：每一个变量都代表着一个矩阵，每个元素都可以看作是复数，不需要定义矩阵的行数和列数
（3）“多功能性”的运算符号：所有的运算，包括加、减、乘、除以及函数运算都对矩阵和复数有效
（4）语言规则和笔算式相似：程序与科技人员的书写习惯相近，易写易读，方便在科技人员之间交流
（5）作图功能强大而简单：可以规定多种坐标绘图；可以绘制三维坐标中的曲线和曲面；能设置不同颜色、线型以及视角等
（6）智能化程度高：绘图时自动选择最佳坐标；
（7）丰富的功能，强大的可扩展性
3.MATLAB的工作环境
MATLAB系统的安装比较简单，安装程序步骤如下：
（1）找到setup.exe执行文件，双击开始安装
（2）选择安装路径
（3）进行文件的解压和复制过程
（4）确认是否安装MATLAB Notebook
（5）安装完毕。如安装成功，桌面就会形成MATLAB图标，否则即表明安装失败，需要重新安装。
MATLAB的工作环境主要由命令窗口、当前路径窗口、工作空间浏览器窗口、命令历史窗口、启动平台、图形窗口和文本编辑窗口组成。
4.通信系统仿真
MATLAB的通信工具箱中有许多仿真函数和模块，用来对通信系统进行仿真和分析。我们可以根据自己的需要选择这些仿真函数和模块来搭建自己的通信系统仿真模型。这些通信系统中的仿真模块可以直接调用，还可以根据用户的需要来进行修改，让它满足具体的设计和运算需求。
通信工具箱中，主要由两部分内容组成：通信函数命令和Simulink的通信模块集仿真模块。可以在MATLAB的工作空间中直接调用工具箱中的函数，还可以使用Simulink平台来构造需要的仿真模块，以达到扩充工具箱内容的目的[3]。通过对调制解调技术、信源编码译码、通信仿真输出和同步技术仿真的MATLAB 仿真方法与技巧的学习与掌握，加深了自己对MATLAB通信工具的认知。
通信工具箱常用函数如表2-1：
表2-1 通信工具箱函数
类别函数名称功能说明
Signal Sources 信号源函数randerr 生成随机误差图andint 生成均匀分布的随机整数信号randstr 按预定方式生成随机信号矩阵Wgn 生成高斯白噪声信号
Signal Analysis Function 信号分析函数
biterr 计算误比特数和误比特率eyediagram 生成眼图scatterplot 生成散布图symerr 计算误符号数和误符号率
Source Coding 信源编码
compand 计算u率或者A率压扩
dpcmdeco 差分脉码调制译码
dpcmenco 差分脉码调制编码
dpcmopt
采用优化脉冲编码调制进行参数估
计
lloyds 采用训练序列和Lloyd算法优化标量
算法
quantiz 生成量化序列和量化值
（1）通信系统的误码率仿真
衡量通信系统性能好坏的标准是通信系统误码率的大小。如何计算通信系统的误码率？通信系统模型的误码率计算主要是由设置相关参数、创建信号及信源编码、调制、对调制信号添加高斯噪声、解调、计算系统的误码率等步骤来组成的。
（2）误码率仿真界面
MATLAB中提供了一种很有效的误码率分析工具——误码率仿真界面，我们可以用它来计算和比较不同调制方式、不同差错控制编码方式和不同信道噪声模型条件下通信系统的误码率。
在MATLAB命令窗口中输入以下命令：
>>commgui
这时我们可以打开一个用户界面窗口——误码率仿真窗口。误码率仿真窗口如图2-4所示。
由图2-4可以看出，误码率仿真窗口中包括了通信系统中信号处理的全部过程。比如说原信号的生成、误码率的计算等过程都能够在误码率仿真窗口中得到实现。
图2-4误码率仿真窗口
由图2-4可以看出，误码率仿真窗口的上半部分分为了四个功能区域，它们
分别是：
●Source（信号源）
●Err-Ctr-Code（差错控制编码）
●Modulation（信号调制编码）
●Channel（信道）
第三章模拟信号的数字传输
由于数字通信系统具有诸多优点，所以数字通信系统已成为当今社会通信的发展方向。但是自然界的许多信息经过各种各样的感知器感知后往往是模拟量，比如说电话、电视等，其信源发出的都是模拟信号。本章将着重介绍如何将模拟信号转换为数字信号。
3.1模拟信号的数字传输模型
模拟信号数字化就是将连续变化的物理量转换成可以用有限个数值来表示的离散数列。模拟信号数字化方法可以分为波形编码和参量编码。其中波形编码方法分为脉冲编码调制（PCM）和增量调制（△M）[4]。
模拟信号的数字化传输框图如图3-1:
图3-1 数字化传输框图
3.2抽样定理
抽样就是把模拟信号在时间上的连续变成离散的抽样值。而能不能用这一系列抽样值重新恢复原信号，就需要抽样定理来解决了。所以说，如果我们要传输模拟信号，可以通过传输抽样定理的抽样值来实现而不是非要传输原本的模拟信号。模拟信号数字化的理论基础就是抽样定理，抽样定理的作用不言而喻。
举例来说，生活中常见的语音信号就是模拟信号，语音信号在幅度取值上是连续的，并且在时间上它也是连续的。要想让语音信号实现数字化并实现时分多路复用，第一点就要对语音信号进行离散化处理，而这个处理过程就叫做抽样。换种说法，抽样就是隔一段时间T（固定的时间间隔），抽取语音信号的一个抽样值（瞬时幅度值）。这一系列在时间上离散的抽样值组成了样值序列。样值序
列可以实现时分多路复用，还可以将每个抽样值经过量化和编码两种过程转换成二进制的数字信号。经多次理论研究和实践探索证明，抽样脉冲的时间间隔T≤
1/（2f
H ）(或者是f≥2f
H
)(f
H
是语音信号的最高频率)，抽样以后的样值序列就
可以不失真的被还原成原本的语音信号。
比如说,一路电话信号的频带为300～3400Hz，fm=3400Hz，则抽样频率fs ≥2×3400=6800Hz。如果按照抽样频率是6800Hz来对300Hz～3400Hz的电话信号进行抽样，那么进行抽样后的样值序列就可以不失真的还原成原本的语音信号，而语音信号的抽样频率一般取值是8000Hz。对于PAL制电视信号，相信大家都非常熟悉。PAL制电视信号的视频带宽通常为6MHz。如果按照CCIR601的建议，亮度信号的抽样频率是13.5MHz，色度信号的抽样频率则为6.75MHz。
3.3模拟信号的量化
抽样转换后的脉冲信号的幅度仍然是模拟的，要用数码来进行表示，就必须进行离散化的处理。这就要求对幅值进行舍零取整的操作，此过程称为量化。量化中具有两种方法：只舍不入和有舍有入。量化方法中，取整的时候只舍不入，就是说0～1伏之间输入的所有电压输出都为0伏，1～2伏之间所有的输入电压输出都为1伏等等。使用只舍不入方式时，输入的电压总是大于输出的电压，所以产生的量化误差通常是正的。大小为两个相邻的量化级的间隔Δ。量化方法中，取整的时候有舍有入，即0～0.5伏之间的输入电压输出都为为0伏，0.5～1.5伏之间的输出电压输出都为1伏等等。采用有舍有入的方式时通常有正有负，量化的误差绝对值最大为Δ/2。所以，通常采用误差相对较小的有舍有入的方法进行量化。
仅仅使用量化的输出信号来代替原来的信号会存在失真。通常来说，我们可以把量化误差的幅度概率分布看做是-Δ/2～+Δ/2之间的均匀分布。这能够证明量化失真功率与最小的量化间隔的平方成正比例。所以说，最小的量化间隔越小，失真就会越小；最小量化的间隔越小，用以表现一定幅度的模拟信号时所需要的量化级数就会越多。所以，传输和处理起来就会越来越复杂。因此，量化时既要尽可能的减少量化的级数，又要使量化失真不容易被看出来。通常都要用一个二进制数来表达某一个量化级数，经过传输在接收端再依据这个表达量化级数的二进制数来恢复原来信号的幅值。我们所说的量化比特数是说的要区分所有量化级数所需要的多少位二进制数。比如说，现在有8个量化级，那么就可以用三位二进制数来进行区分，原因是，称8个量化级的量化是3比特量化。而8比特量化则指的是一共有3个量化级的量化。量化的误差与噪声相比，两者是有本质上的区别的。原因是任何时刻的量化误差都是能够从输入信号中求出来的，然而信号与噪声之间则并没有这种关系。这能够证明，量化的误差是高阶非线性失真的结果。但是量化失真在信号中的表现却相似于噪声，两者同样有很宽的频谱，
第一章数字信号处理概述 简答题： 1．在A/D变换之前和D/A变换之后都要让信号通过一个低通滤波器，它们分别起什么作用？ 答：在A/D变化之前为了限制信号的最高频率，使其满足当采样频率一定时，采样频率应大于等于信号最高频率2倍的条件。此滤波器亦称为“抗混叠”滤波器。 在D/A变换之后为了滤除高频延拓谱，以便把抽样保持的阶梯形输出波平滑化，故又称之为“平滑”滤波器。 判断说明题： 2．模拟信号也可以与数字信号一样在计算机上进行数字信号处理，自己要增加一道采样的工序就可以了。 （） 答：错。需要增加采样和量化两道工序。 3．一个模拟信号处理系统总可以转换成功能相同的数字系统，然后基于数字信号处理理论，对信号进行等效的数字处理。（） 答：受采样频率、有限字长效应的约束，与模拟信号处理系统完全等效的数字系统未必一定能找到。因此数字信号处理系统的分析方法是先对抽样信号及系统进行分析，再考虑幅度量化及实现过程中有限字长所造成的影响。故离散时间信号和系统理论是数字信号处
理的理论基础。 第二章 离散时间信号与系统分析基础 一、连续时间信号取样与取样定理 计算题： 1．过滤限带的模拟数据时，常采用数字滤波器，如图所示，图中T 表示采样周期（假设T 足够小，足以防止混叠效应），把从)()(t y t x 到的整个系统等效为一个模拟滤波器。 （a ） 如果kHz T rad n h 101,8)(=π截止于，求整个系统的截止频 率。 （b ） 对于kHz T 201=，重复（a ）的计算。 采样（T） () n h () n x () t x () n y D/A 理想低通T c πω=() t y 解 （a ）因为当0)(8=≥ω πωj e H rad 时，在数 — 模变换中 )(1)(1)(T j X T j X T e Y a a j ωω=Ω= 所以)(n h 得截止频率8πω=c 对应于模拟信号的角频率c Ω为 8 π = ΩT c 因此 Hz T f c c 625161 2==Ω= π
《数字信号处理》课程设计 作 业 院系：物理工程学院电子信息科学与技术 班级：1 学号：20092250103 姓名：冯军美
实验一：音乐信号音谱和频谱的观察 1.实验方案 读取音乐信号并将信号装换为单声道的，并输出信号的波形图和频谱图% 2.源程序 clear all; close all;clc [x,fs,bit]=wavread('F:\费玉清-一剪梅00_01_23-00_01_28.wav'); %读取音乐信号，其中x为截取的音乐信号 size(x) %看音乐信号是单声道还是双声道 sound(x,fs); %听原始音乐信号 x=x(:,1); %获取单声道音乐信号 N=length(x); %N为音乐信号的长度 figure plot(x) %画音乐信号的连续波形 grid on %产生虚线格 title('音乐信号时域波型') %标注图注 xlabel('Time') %x坐标 ylabel('Magnitude') %y坐标 F1=fft(x,N); %做音乐信号的N点快速傅里叶变换 w=2/N*[0:N-1]; %w为连续频谱的数字角频率横坐标 figure plot(w,abs(F1)) %连续频谱图 grid on title('音乐信号频域波型') xlabel('Frequency/Hz') ylabel('Magnitude') %不同抽样频率下听取的音乐信号 % sound(x,2*fs); sound(x,fs/2);
3.输出波形 0.5 1 1.5 2 2.5x 10 5 -1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8 1音乐信号时域波型 Time M a g n i t u d e 00.20.40.6 0.81 1.2 1.4 1.6 1.82 500 1000 1500 20002500 3000 音乐信号频域波型 Frequency/Hz M a g n i t u d e
成绩
课程设计说明书(计算书、论文)
题 目 信号与系统的 MATLAB 仿真
课 程 名 称 院 （系）
信号与系统 电子通信工程学院
专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号
设 计 地 点 指 导 教 师
设计起止时间：
年
月 日
至
年
月
日
1．
课程设计应达到的目的
(1)熟悉 Matlab 软件的运行环境 (2)掌握采用 Matlab 软件程序实现信号与系统分析的方法 (3)掌握正确的编程过程和仿真分析 (4)总结对比软件仿真与硬件实验的区别及特点 2．课程设计题目及要求 《信号与系统》课程设计选题主要是要体现本课程的主要教学 内容中的重点部分，同时要求选题能过反映出信号仿真的代表性， 系统分析的应用性， 灵活性， 并且能与原本理论教学中繁琐的数学 计算相比较， 体现出软件计算的方便快捷性， 本课程设计主要包括 四个小设计部分，分别是： (1)信号的产生与简单运算：产生一个方波周期为 4π ，t[0 50]。
(2)?求解微分方程：y"(t)+3y'(t)+2y(t)=2e-2 ε(t)求 yzs； ?求卷积：e-2 ε (t)*e-3 ε (t)
t t
t
(3)求 H (s) ?
2s 2 ? 1 s 3 ? 4s 2 ? 6s ? 9
?求零、极点 ?并绘图 ?冲激响应
（4）求解差分方程：y(n)-y(n-1)-2y(n-2)=f(n) ?f(n)=( 1 )nε (n)
3
?f(n)=δ (n)
3.课程设计思路 利用信号与系统中的 matlab 常用命令集求解微分方程，并利用结 果和绘图命令绘图。
4.课程设计原理 设计原理 (1)设计一个简单程序能实现方波信号的生成。 利用Matlab软件的信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)中的专用函数产生 信号并绘出波形。
（2） ?对于求方程的零状态响应，即是求解常微分方程。Matlab 解常微分方程式的语法是 dsolve('equation','condition')，其中equation代表常微分方程式即 y'=g(x,y)， 且须以Dy代表一 微分项y''，condition则为初始条件。 ?利用MATLAB中conv命令求解卷积。 阶微分项y' D2y代表二阶
数字信号处理习题解答 第二章 数据采集技术基础 2.1 有一个理想采样系统，其采样角频率Ωs =6π，采样后经理想低通滤波器H a (j Ω)还原，其中 ?? ???≥Ω<Ω=Ωππ 3032 1 )(，，j H a 现有两个输入，x 1(t )=cos2πt ，x 2(t )=cos5πt 。试问输出信号y 1(t )， y 2(t )有无失真？为什么？ 分析：要想时域采样后能不失真地还原出原信号，则采样角频率Ωs 必须大于等于信号谱最高角频率Ωh 的2倍，即满足Ωs ≥2Ωh 。 解：已知采样角频率Ωs =6π，则由香农采样定理，可得 因为x 1(t )=cos2πt ，而频谱中最高角频率ππ π32 621 =< =Ωh ， 所以y 1(t )无失真； 因为x 2(t )=cos5πt ，而频谱中最高角频率ππ π32 652 => =Ωh ， 所以y 2(t )失真。 2.2 设模拟信号x (t )=3cos2000πt +5sin6000πt +10cos12000πt ，求： （1） 该信号的最小采样频率； （2） 若采样频率f s =5000Hz ，其采样后的输出信号； 分析：利用信号的采样定理及采样公式来求解。 ○ 1采样定理 采样后信号不失真的条件为：信号的采样频率f s 不小于其最高频
率f m 的两倍，即 f s ≥2f m ○ 2采样公式 )()()(s nT t nT x t x n x s === 解：（1）在模拟信号中含有的频率成分是 f 1=1000Hz ，f 2=3000Hz ，f 3=6000Hz ∴信号的最高频率f m =6000Hz 由采样定理f s ≥2f m ，得信号的最小采样频率f s =2f m =12kHz （2）由于采样频率f s =5kHz ，则采样后的输出信号 ? ?? ? ????? ??-???? ????? ??=? ??? ????? ??+???? ????? ??-???? ????? ??=? ??? ????? ??++???? ????? ??-+???? ????? ??=? ??? ????? ??+???? ????? ??+???? ????? ??=? ?? ? ??====n n n n n n n n n n n f n x nT x t x n x s s nT t s 522sin 5512cos 13512cos 10522sin 5512cos 35112cos 105212sin 5512cos 3562cos 10532sin 5512cos 3)()()(πππππππππππ 说明：由上式可见，采样后的信号中只出现1kHz 和2kHz 的频率成分， 即 kHz f f f kHz f f f s s 25000200052150001000512211 ======，， 若由理想内插函数将此采样信号恢复成模拟信号，则恢复后的模拟信号
论文（设计）题目： 基于MATLAB的数字图像处理系统设计 姓名宋立涛 学号２０１２１１８６７ 学院信息学院 专业电子与通信工程 年级２０１２级 ２０１３年６月１６日
基于MATLAB的数字图像处理系统设计 摘要 MATLAB 作为国内外流行的数字计算软件，具有强大的图像处理功能，界面简洁，操作直观，容易上手，而且是图像处理系统的理想开发工具。 笔者阐述了一种基于MATLAB的数字图像处理系统设计，其中包括图像处理领域的大部分算法，运用MATLAB 的图像处理工具箱对算法进行了实现，论述了利用系统进行图像显示、图形表换及图像处理过程，系统支持索引图像、灰度图像、二值图像、RGB 图像等图像类型；支持BMP、GIF、JPEG、TIFF、PNG 等图像文件格式的读，写和显示。 上述功能均是在MA TLAB 语言的基础上，编写代码实现的。这些功能在日常生活中有很强的应用价值，对于运算量大、过程复杂、速度慢的功能，利用MATLAB 可以既能快速得到数据结果，又能得到比较直观的图示。 关键词：MATLAB 数字图像处理图像处理工具箱图像变换
第一章绪论 1.1 研究目的及意义 图像信息是人类获得外界信息的主要来源，近代科学研究、军事技术、工农业生产、医学、气象及天文学等领域中，人们越来越多地利用图像信息来认识和判断事物，解决实际问题，由此可见图像信息的重要性，数字图像处理技术将会伴随着未来信息领域技术的发展，更加深入到生产和科研活动中，成为人类生产和生活中必不可少的内容。 MATLAB 软件不断吸收各学科领域权威人士所编写的实用程序，经过多年的逐步发展与不断完善，是近几年来在国内外广泛流行的一种可视化科学计算软件。MATLAB 语言是一种面向科学与工程计算的高级语言，允许用数学形式的语言来编写程序，比Basic、Fortan、C 等高级语言更加接近我们书写计算公式的思维方式，用MATLAB 编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求解问题一样。它编写简单、编程效率高并且通俗易懂。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 国内研究现状 国内在此领域的研究中具有代表性的是清华大学研制的数字图像处理实验开发系统TDB-IDK 和南京东大互联技术有限公司研制的数字图像采集传输与处理实验软件。 TDB-IDK 系列产品是一款基于TMS320C6000 DSP 数字信号处理器的高级视频和图像系统，也是一套DSP 的完整的视频、图像解决方案，该系统适合院校、研究所和企业进行视频、图像方面的实验与开发。该软件能够完成图像采集输入程序、图像输出程序、图像基本算法程序。可实现对图像信号的实时分析，图像数据相对DSP独立方便开发人员对图像进行处理，该产品融合DSP 和FPGACPLD 两个高端技术，可以根据用户的具体需求合理改动，可以分析黑白和彩色信号，可以完成图形显示功能。 南京东大互联技术有限公司研制的数字图像采集传输与处理实验软件可实现数字图像的采集、传输与处理。可利用软件及图像采集与传输设备，采集图像并实现点对点的数字图像传输，可以观察理解多种图像处理技术的效果和差别，
本科毕业（论文） 题 目 （中、英文 ） in The Signal System 分类 号 学号 密级 公开 学校代码 1107044431 TN911.6 基于MATLAB 的信号系统仿真及应用 The Application of MATLAB in The Signal System 工科 作者姓名 指导教师 学科门类 专业名称 电气工程及其自动化 提交论文日期 成绩评定 二零一五年五月
摘要 当前的科学信息技术正在日新月异的高速发展,而通过应用数字信号处理的方法，已成为一个非常重要的技术手段被广泛应用在通信、音频和图像、遥感，视频等领域。为了更好地了解信号与系统的基本理论和掌握其方法,从而更好地理解和掌握数字信号处理的理论知识,因此在实验过程中我们就需要通过MATLAB 计算机辅助设计平台。 本论文主要探究MATALB在信号与系统中的连续信号和离散信号中的应用，主要从连续和离散两方面入手，进一步掌握信号系统中的相关知识。同时引进计算机软件—MATLAB,对信号系统二阶系统的时域和频域分析，通过它在计算机上对程序进行仿真，阐述信号与系统理论应用与实际相联系。以此激发学习兴趣，变被动接受为主动探知，从而提升学习效果，培养主动思维，学以致用的思维习惯，也可以让人们进一步了解MATLAB软件 关键词：采样定理；MATLAB；信号与系统；抽样定理
Abstract Current, the rapid development of science and information technology are changing and through the application of digital signal processing method, has become a very important technology is widely used in communication, audio and video, remote sensing, video, etc. In order to better understand the basic theory of signal and system, and grasp the method, to better understand and master the theoretical knowledge of digital signal processing, so we need in the process of experiment by MATLAB computer aided design platform. This thesis mainly explores MATALB in signal and system, the application of discrete and continuous signals, mainly from the two aspects of the continuous and discrete, further to master relevant knowledge of signal system. Introduction of computer software - MATAB at the same time, the signal system of second order system time domain and frequency domain analysis, through its d on program on computer simulation, signal and system theory associated with the actual application. To stimulate interest in learning, change passive accept to active detection, so as to improve learning effect, active thinking, to practice habits of thinking, also can let people learn more about MATLAB software. Key words:Sampling theorem; MATLAB; Signals and systems; The sampling theorem
Chapter 2 Solutions 2.1 最小采样频率为两倍的信号最大频率，即44.1kHz 。 2.2 (a)、由ω = 2πf = 20 rad/sec ，信号的频率为f = 3.18 Hz 。信号的奈奎斯特采样频率为6.37 Hz 。 (b)、3 5000π=ω，所以f = 833.3 Hz ，奈奎斯特采样频率为1666.7 Hz 。 (c)、7 3000π=ω，所以f = 214.3 Hz ，奈奎斯特采样频率为428.6 Hz 。 2.3 (a) 1258000 1f 1T S S ===μs (b)、最大还原频率为采样频率的一半，即4000kHz 。 2.4 ω = 4000 rad/sec ，所以f = 4000/(2π) = 2000/π Hz ，周期T = π/2000 sec 。因此，5个周期为5π/2000 = π/400 sec 。对于这个信号，奈奎斯特采样频率为2(2000/π) = 4000/π Hz 。所以采样频率为f S = 4(4000/π) = 16000/π Hz 。因此5个周期收集的采样点为(16000/π samples/sec )(π/400 sec) = 40。 2.5 ω = 2500π rad/sec ，所以f = 2500π/(2π) = 1250 Hz ，T = 1/1250 sec 。因此，5个周期为5/1250 sec 。对于这个信号，奈奎斯特采样频率为2(1250) = 2500 Hz ，所以采样频率为f S = 7/8(2500) = 2187.5 Hz 。采样点数为(2187.5 点/sec)(5/1250 sec) = 8.75。这意味着在模拟信号的五个周期内只有8个点被采样。事实上，对于这个信号来说，在整数的模拟周期中，是不可能采到整数个点的。 2.6 2.7 信号搬移发生在kf S ± f 处，换句话说，频谱搬移发生在每个采样频率的整数倍 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 频率/kHz
数字信号处理课程设计 姓名： 学号： 专业： 班级： 指导老师：
目录 题目一：离散时间序列的时域分析 (2) 1.1实现离散时间序列 (2) 1.2序列的卷积 (2) 题目二：利用DFT进行周期信号频谱分析 (4) 2.1连续信号频谱分析比较 (5) 2.2利用DFT进行运算 (7) 题目三：离散系统的分析 (9) 3.1求系统的响应 (9) 3.2分析系统的频域特性 (10) 题目四：数字滤波器的设计 (12) 4.1高通滤波器的设计： (13) 总结： (16)
题目一：离散时间序列的时域分析 对离散时间序列的时域分析，通过MATLAB进行离散时间序列的描述，对离散时间序列进行卷积运算，将不同形式的信号波形用不同的时间函数来描述，实现信号的卷积运算。 1.1实现离散时间序列 (1)x0=2*sin（pi/3*n0+3*pi/4） (2)x1=2^n1 (3)单位抽样序列 (4)单位阶跃序列 程序如下： A=2;N=20;phi=3*pi/4; w=pi/3; n0=-5:0.5:10; x0=A*sin(w*n0+phi); a=2;N=20; n1=0:0.3:6; x1=a.^n1; n2=-20:20; x2=[zeros(1,20),1,zeros(1,20)]; n3=-20:20; x3=[zeros(1,20),1,ones(1,20)]; subplot(2,2,1);plot(n0,x0);stem(n0,x0); title('正弦序列');ylabel('x(n)');xlabel('n'); subplot(2,2,2);plot(n1,x1);stem(n1,x1); title('指数序列');xlabel('n');ylabel('x(n)'); subplot(2,2,3);stem(n2,x2); title('单位抽样序列');xlabel('n');ylabel(' ) (n '); subplot(2,2,4);stem(n3,x3); title('单位阶跃序列');xlabel('n');ylabel('u(n)'); 1.2序列的卷积 程序如下： A=2;N=20;phi=3*pi/4;
综合训练① 实验内容：利用matlab绘制频率自定的正弦信号（连续时间和离散时间），复指数信号（连续时间），并举例实际中哪些物理现象可以用正弦信号，复指数信号来表示。绘制成谐波关系的正弦信号（连续时间和离散时间），分析其周期性和频率之间的关系。实验步骤： 一、绘制谐波关系的正弦信号 分析：由于正弦信号可以表示成两个共轭的复指数信号相减，然后再除去两倍的单位虚数得到，故，我们将正弦信号设置为 X=exp(j*pi*n/4)-exp(-j*pi*n/4))/(2*j) 此信号就相当于 x=sin(pi*n/4) 设计程序如下： n=[0:32]; %设置n的取值 x=(exp(j*pi*n/4)-exp(-j*pi*n/4))/(2*j); %限定离散正弦信号 stem(n,x) %绘制该离散正弦信号 通过Matlab所得图形如下：
分析：同样的连续型的正弦信号同样也可以用类似方式绘制. x=sym('(exp(j*pi*t/T)+exp(-j*pi*t/T))/2');%函数表示正弦信号 x5=subs(x,5,'T'); %设置周期大小ezplot(x5,[0,10]) %绘制图形 所得结果如下：
二、绘制复指数信号 分析：由于复指数信号有实数部分和虚数部分，所以绘制其图形，我们采取了分别绘制的方法，将实数和虚数分别画出。 实验程序如下： t=[0:.01:10]; %产生时间轴的等差点 y=exp((1+j*10)*t); %设置复指数信号 subplot(211),plot(t,real(y)); %绘制实数信号图形 grid subplot(212),plot(t,imag(y)); %绘制虚数部分图形 grid 实验所得结果如下：
数字信号处理基础书后题答案中文版
Chapter 2 Solutions 2.1 最小采样频率为两倍的信号最大频率，即44.1kHz 。 2.2 (a)、由ω = 2πf = 20 rad/sec ，信号的频率为f = 3.18 Hz 。信号的奈奎斯特采样频率为6.37 Hz 。 (b)、35000π =ω，所以f = 833.3 Hz ，奈奎斯特采样频率为1666.7 Hz 。 (c)、7 3000π =ω，所以f = 214.3 Hz ，奈奎斯特采样频率为428.6 Hz 。 2.3 (a) 1258000 1f 1T S S === μs (b)、最大还原频率为采样频率的一半，即4000kHz 。 2.4 ω = 4000 rad/sec ，所以f = 4000/(2π) = 2000/π Hz ，周期T = π/2000 sec 。因此，5个周期为5π/2000 = π/400 sec 。对于这个信号，奈奎斯特采样频率为2(2000/π) = 4000/π Hz 。所以采样频率为f S = 4(4000/π) = 16000/π Hz 。因此5个周期收集的采样点为(16000/π samples/sec )(π/400 sec) = 40。 2.5 ω = 2500π rad/sec ，所以f = 2500π/(2π) = 1250 Hz ，T = 1/1250 sec 。因此，5个周期为5/1250 sec 。对于这个信号，奈奎斯特采样频率为2(1250) = 2500 Hz ，所以采样频率为f S = 7/8(2500) = 2187.5 Hz 。采样点数为(2187.5 点/sec)(5/1250 sec) = 8.75。这意味着在模拟信号的五个周期内只有8个点被采样。事实上，对于这个信号来说，在整数的模拟周期中，是不可能采到整数个点的。 2.7 信号搬移发生在kf S ± f 处，换句话说，频谱搬移发生在每个采样频率的整数 倍 -200 200 400 600 800 1000 1200 0.10.20.30.40.50.60.70.80.91 幅度 频
《数字信号处理与应用》课程论文题目:基于DSP和FPGA的通用数字信号 处理系统设计 系部 专业 学号 姓名 2014年6月7日
基于DSP和FPGA的通用数字信号处理系统设计 摘要 随着电子设备结构和功能的日益复杂,对其内部使用的数字信号处理系统在体积和功耗方面提出了更高的要求?结合以上背景,设计了一种体积小?功耗低的通用数字信号处理系统?该系统利用DSP配合FPGA为硬件架构,以TMS320VC5509ADSP为数据处理核心,通过FPGA对USB?ADC和DAC等外围设备进行控制,并可实现频谱分析?数字滤波器等数字信号处理算法?硬件调试结果表明,该系统满足设计要求,可应用于实际工程和课堂教学等多个领域? 关键词:数字信号处理低功耗DSP FPGA
目录 一引言 (1) 二系统主要功能和技术指标 (2) 三硬件设计 (3) 3.2.1DSP最小系统设计 (3) 3.2.2程序存储器设计 (4) 3.3.1USB通信接口设计 (4) 3.3.2信号发生电路设计 (5) 3.3.3信号采集电路设计 (6) 3.3.4语音电路设计 (7) 四软件设计 (8) 五系统测试 (10) 六结论 (11) 参考文献 (12)
一引言 随着计算机技术和电子技术的高速发展,数字信号处理理论和方法已成为众多研究领域的重要研究基础,被广泛应用在航空航天?自动化控制?通信等领域?然而,数字信号处理系统功能日益齐全,结构也越来越复杂,导致其体积和功耗不断增加,对电子设备的运行造成了严重的影响?因此,减小数字信号处理系统的体积和功耗,对降低整个电子系统的运营成本?提高系统可靠性具有重要意义? TI公司5000系列的数字信号处理器TMS320VC5509A具有较快的数字信号处理能力,同时具有低功耗?封装小?价格低等优点,被广泛的应用于数字信号处理领域中?本文充分利用了TMS320VC5509A的以上优势,同时结合FPGA的并行控制能力,实现了体积小?功耗低的通用数字信号处理系统?
基于matlab的模拟信号数字化仿真 作者：李亚琼 学号：1305160425
摘要 本文研究的主要内容模拟信号数字化Matlab软件仿真。若信源输出的是模拟信号，如电话传送的话音信号，模拟摄像机输出的图像信号等，若使其在数字信道中传输，必须在发送端将模拟信号转换成数字信号，即进行A/D变换，在接收端则要进行D/A变换。模拟信号数字化由抽样、量化、编码三部分组成。由于数字信号的传送具有稳定性好，可靠性高，方便传送和传送等诸多优点，使得被广泛应用到各种技术中。不仅如此，Matlab仿真软件是常用的工具之一，可用于通信系统的设计和仿真。在科研教学方面发挥着重要的作用。Matlab有诸多优点，编程简单，操作容易、处理数据迅速等。 本文主要阐述的是模拟信号数字化的理论基础和实现方法。利用Matlab提供的可视化工具建立了数字化系统的仿真模型，详细讲述了抽样、量化、编码的设计，并指出了在仿真建模中要注意的问题。在给定的仿真条件下，运行了仿真程序，得到了预期的仿真结果。 关键词：Matlab、模拟信号数字化、仿真 1.1基本原理 模拟信号的数字传输是指把模拟信号先变换为数字信号后，再进行传输。由于与模拟传输相比，数字传输有着众多优点，因而此技术越来越受到重视。此变化成为A/D变换。A/D变换是把模拟基带信号变换喂数字基带信号，尽管后者的带宽会比前者大得很多，但本质上仍属于基带信号。这种传输可直接采用基带传输，或经过熟悉调制后再做频带传输。A/D变化包括抽样、量化、编码三个步骤，如图。 图1.模拟信号数字化 1.1.1抽样定理 抽样就是把模拟信号在时间上的连续变成离散的抽样值。而能不能用这一系列抽样值重新恢复原信号，就需要抽样定理来解决了。所以说，如果我们要传输模拟信号，可以通过传输抽样定理的抽样值来实现而不是非要传输原本的模拟信号。模拟信号数字化的理论基础就是抽样定理，抽样定理的作用不言而喻。 抽样定理：设时间连续信号) f，其最高截止频率为m f，如果用时间间 (t
==============================绪论============================== 1. A/D 8bit 5V 00000000 0V 00000001 20mV 00000010 40mV 00011101 29mV ==================第一章 时域离散时间信号与系统================== 1. ①写出图示序列的表达式 答：3)1.5δ(n 2)2δ(n 1)δ(n 2δ(n)1)δ(n x(n)-+---+++= ②用δ(n) 表示y (n )={2,7,19,28,29,15} 2. ①求下列周期 ) 5 4sin( )8 sin( )4() 51 cos()3() 54sin()2() 8sin( )1(n n n n n π π π π - ②判断下面的序列是否是周期的; 若是周期的， 确定其周期。 （1）A是常数 8ππn 73Acos x(n)??? ? ??-= （2）)8 1 (j e )(π-=n n x 解： （1） 因为ω= 73π, 所以314 π2=ω, 这是有理数， 因此是周期序列， 周期T =14。 （2） 因为ω= 81, 所以ω π2=16π, 这是无理数， 因此是非周期序列。 ③序列)Acos(nw x(n)0?+=是周期序列的条件是是有理数2π/w 0。
3.加法 乘法 序列{2，3，2，1}与序列{2，3，5，2，1}相加为__{4，6，7，3，1}__，相乘为___{4，9，10，2} 。 移位 翻转：①已知x(n)波形，画出x(-n)的波形图。 ② 尺度变换：已知x(n)波形，画出x(2n)及x(n/2)波形图。 卷积和：①h(n)*求x(n)，其他0 2 n 0n 3，h(n)其他03n 0n/2设x(n) 例、???≤≤-=???≤≤= }2 3 ,4,7,4，23{0,h(n)*答案：x(n)= ②已知x (n )={1,2,4,3},h (n )={2,3,5}, 求y (n )=x (n )*h (n ) x (m )={1,2,4,3},h (m )={2,3,5}，则h (-m )={5,3,2}(Step1:翻转) 解得y (n )={2,7,19,28,29,15} ③(n)x *(n)x 3)，求x(n)u(n u(n)x 2),2δ(n 1)3δ(n δ(n)2、已知x 2121=--=-+-+= }{1,4,6,5,2答案：x(n)= 4. 如果输入信号为 ，求下述系统的输出信号。
计算机系毕业论文 计算机系毕业论文篇一：计算机系统结构简述 摘要：计算机系统结构是一个有多个层次组合而成的有机整体，随着科技的不断发展，未来的计算机将会朝着微型化、网络化和智能化的方向发展，为了使大家对计算机系统结构有一个大概的了解，本文主要介绍了计算机系统结构的一些基本概念、计算机系统结构的发展、计算机系统结构的分类方法和计算机系统设计的方法。 关键词：计算机系统结构;冯诺依曼结构;Flynn分类法;冯氏分类法 世界上第一台电子计算机ENIAC诞生于1946年，在问世将近70年的时间里，计算机共历经电子管计算机时代、晶体管计算机时代、中小规模集成电路计算机时代、大规模和超大规模集成电路计算机时代和巨大规模集成电路计算机时代，计算机更新换代的一个重要指标就是计算机系统结构。 1 计算机系统结构的基本概念 1.1 计算机系统层次结构的概念 现代计算机系统是由硬件和软件组合而成的一个有机整体，如果继续细分可以分成7层。L0：硬联逻辑电路;L1：微程序机器级;L2：机器语言级;L3：操作系统级;L4：汇编语言级;L5：高级语言级;L6：应用语言级。其中L0级由硬件实现;L1级的机器语言是微指令级，用固件来实现;L2级的机器语言是机器指令集，用L1级的微程序进行解释执行;L3级的机器语言由传统机器指令集和操作系统级指令组成，除了操作系统级指令由操作系统解释执行外，其余用这一级语言编写的程序由L2和L3共同执行;L4级的机器语言是汇编语言，该级语言编写的程序首先被翻译成L2或L3级语言，然后再由相应的机器执行;L5级的机器语言是高级语言，用该级语言编写的程序一般被翻译到L3或L4上，个别的高级语言用解释的方法实现;L6级的机器语言适应用语言，一般被翻译到L5级上。 1.2 计算机系统结构的定义 计算机系统结构较为经典的定义是Amdahl等人在1964年提出的：由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性。由于计算机具有不同的层次结构，所以处在不同层次的程序设计者所看到的计算机的属性显然不同。
实验一产生信号波形的仿真实验 一、实验目的：熟悉MATLAB软件的使用，并学会信号的表示和以及用MATLAB 来产生信号并实现信号的可视化。 二、实验内容： 对信号进行时域分析，首先需要将信号随时间变化的规律用二维曲线表示出来。对于简单信号可以通过手工绘制其波形，但对于复杂的信号，手工绘制信号波形显得十分困难，且难以绘制精确的曲线。 一种是用向量来表示信号，另一种则是用符合运算的方法来表示信号。用适当的MATLAB语句表示信号后，可以利用MATLAB的绘图命令绘制出直观的信号波形。 1．向量表示法 对于连续时间信号f(t)，可以用两个行向量f和t来表示，其中向量t是 形如t=t 1:p:t 2 的MATLAB命令定义的时间范围向量，t 1 为信号起始时间，t 2 为信 号终止时间，p为时间间隔。向量f为连续信号f(t)在向量t所定义的时间点上的样值。 下面分析连续时间信号f(t)＝Sa(t)=sin(t)/t，可用如下的两个变量表示： t= -10:0.02:10 f=sin(t)./t 命令运行结果为： t = Columns 1 through 8 -10.0000 -8.5000 -7.0000 -5.5000 -4.0000 -2.5000 -1.0000 0.5000 Columns 9 through 14 2.0000 3.5000 5.0000 6.5000 8.0000 9.5000 f = Columns 1 through 8 -0.0544 0.0939 0.0939 -0.1283 -0.1892 0.2394 0.8415 0.9589 Columns 9 through 14
第一章数字信号处理概述简答题： 1．在A/D变换之前和D/A变换之后都要让信号通过一个低通滤波器，它们分别起什么作用？ 答：在A/D变化之前让信号通过一个低通滤波器，是为了限制信号的最高频率，使其满足当采样频率一定时，采样频率应大于等于信号最高频率2倍的条件。此滤波器亦称位“抗折叠”滤波器。 在D/A变换之后都要让信号通过一个低通滤波器，是为了滤除高频延拓谱，以便把抽样保持的阶梯形输出波平滑化，故友称之为“平滑”滤波器。 判断说明题： 2．模拟信号也可以与数字信号一样在计算机上进行数字信号处理，自己要增加一道采样的工序就可以了。（）答：错。需要增加采样和量化两道工序。 3．一个模拟信号处理系统总可以转换成功能相同的数字系统，然后基于数字信号处理 理论，对信号进行等效的数字处理。（） 答：受采样频率、有限字长效应的约束，与模拟信号处理系统完全等效的数字系统未必一定能找到。因此数字信号处理系统的分析方法是先对抽样信号及系统进行分析，再考虑幅度量化及实现过程中有限字
长所造成的影响。故离散时间信号和系统理论是数字信号处理的理论基础。 第二章 离散时间信号与系统分析基础 一、连续时间信号取样与取样定理 计算题： 1．过滤限带的模拟数据时，常采用数字滤波器，如图所示，图中T 表示采样周期（假设T 足够小，足以防止混迭效应），把从)()(t y t x 到的整个系统等效为一个模拟滤波器。 （a ） 如果kHz rad n h 101,8)(=π截止于，求整个系统的截止频率。 （b ） 对于kHz T 201=，重复（a ）的计算。 解 （a ）因为当0)(8=≥ω πωj e H rad 时，在数 — 模变换中 )(1)(1)(T j X T j X T e Y a a j ωω=Ω= 所以)(n h 得截止频率8πω=c 对应于模拟信号的角频率c Ω为 8 π = ΩT c 因此 Hz T f c c 625161 2==Ω= π
第一章绪论 1.1 本论文的背景 随着信息技术的飞速发展，数字信号处理技术已经发展成为一门关键的技术学科，而DSP芯片的出现则为数字信号处理算法的实现提供了可能，这一方面促进了数字信号处理技术的进一步发展,也使数字信号处理的应用领域得到了极大的拓展。在近20年里，DSP芯片已经在通信和家用电器等领域得到了广泛的应用。 1.1.1 数字信号处理器的发展状况 DSP(Digital Signal Processing)也称数字信号处理器，是一种具有特殊结构的微处理器，是建立在数字信号处理的各种理论和算法基础上，专门完成各种实时数字信息处理的芯片。与单片机相比，DSP有着更适合数字信号处理的优点。芯片部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，具有良好的并行特性，提供特殊的DSP指令，可以快速地实现各种数字信号处理算法[1]。 DSP发展历程大致分为三个阶段：70年代理论先行，80年代产品普及，90年代突飞猛进。在DSP出现之前数字信号处理主要依靠MPU(微处理器)来完成。但MPU 较低的处理速度无法满足高速实时的要求。因此，直到70年代才提出了DSP的理论和算法基础。随着大规模集成电路技术的发展，1982年世界上诞生了首枚通用可编程DSP芯片TI的TMS32010。DSP芯片的问世是个里程碑，它标志着DSP应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步。进入80年代后期，随着数字信号处理技术应用围的扩大，要求提高处理速度，到1988年出现了浮点DSP，同时提供了高级语言的编译器，使运算速度进一步提高，其应用围逐步扩大到通信、计算机领域。90年代相继出现了第四代和第五代DSP器件。以DSP作为主要元件，再加上外围设备和特定功能单元综合成的单一芯片，加速了DSP解决方案的发展，同时产品价格降低，运算速度和集成度大幅提高[2]。 进入21世纪，现在DSP向着高速，高系统集成，高性能方向发展。当前的DSP 多数基于RISC(精简指令集计算机)结构，且进入了VLSI(超大规模集成电路)阶段。如TI公司的TMS320C80代表了新一代芯片集成技术，它将4个32位的DSP，1个32位RISC主处理器，1个传输控制器，2个视频控制器和50Kb SRAM集成在一个芯片上。这样的芯片通常称之为MVP(多媒体视频处理器)。它可支持各种图像规格和各种算法，功能相当强。而第六代TMSC6000系列则是目前速度最快，性能最高的DSP芯片，该系列芯片的发展蓝图中有高至5000MIPS，3G FLOPS的处理性能。
电子信息工程系实验报告 课程名称： 计算机仿真技术 实验项目名称：实验四 信号与系统仿真—连续信号在Matlab 中的表示 实验时间：2011-11-1 班级：电信092 姓名：XXX 学号：910706201 一、实 验 目 的: 学会运用MATLAB 表示常用连续时间信号的方法；观察并熟悉这些信号的波形和特性。 二、实 验 环 境: 硬件：PC 机，PII 以上 CPU ，内存1G ； 软件：Matlab7.1 三、实 验 原 理： 在某一时间区间内，除若干个不连续点外，如果任意时刻都可以给出确定的函数值，则称该信号为连 续时间信号，简称为连续信号。从严格意义上讲，MATLAB 数值计算的方法并不能处理连续时间信号。然而， 可利用连续信号在等时间间隔点的取样值来近似表示连续信号，即当取样时间间隔足够小时，这些离散样 值能够被MATLAB 处理，并且能较好地近似表示连续信号。 MATLAB 提供了大量生成基本信号的函数。比如常用的指数信号、正余弦信号等都是MATLAB 的内部函 数。为了表示连续时间信号，需定义某一时间或自变量的范围和取样时间间隔，然后调用该函数计算这些 点的函数值，最后画出其波形图。 四、实 验 内 容 及 过 程: 1、利用MATLAB 命令画出下列连续信号的波形图。 （1）2cos(3/4)t π+ 为画出2cos(3/4)t π+连续信号的波形图编写如下程序代码： clear ；clc; K=2;w=3;phi=pi/4; t=0:0.01:3; ft = K.*cos(w.*t+phi); plot(t,ft);grid on axis([0,3,-2.2,2.2]); title('余弦信号'); （2）(2)()t e u t -- 先在MATLAB 的工作目录下创建uCT 的M 文件，其MATLAB 源文件为： function f = uCT(t) f = (t>=0); 保存后，就可调用该函数 成 绩： 指导教师（签名）：